ÁREA: Materiais
TÍTULO: PROPOSTA DE AULA PRÁTICA: DEMONSTRAÇÃO DAS DIFERENÇAS DE PERDA DE CARGA ENTRE TUBULAÇÕES
AUTORES: SERRANO, M. T. R. (UEG) ; DA SILVA, A. P. (UEG) ; MARTINS, F. (UEG) ; BESSA, M. S. (UEG) ; COSTA, O. S. (UEG)
RESUMO: Define-se perda de carga (hp) como o decréscimo da carga total, causada pela dissipação
de energia de um fluido em escoamento, expressa em unidades de altura. Em escoamentos
de baixas pressões hp pode ser visualizada por meio de piezômetros instalados ao longo
da tubulação. Ensaios de banca foram realizados com uma tubulação retilínea e outra
contendo redução de diâmetro. Vazões médias, alturas piezométricas e perdas de cargas
contínuas foram estimadas. Verificou-se que hp na tubulação retilínea (0,058 cm) foi
maior do que e na tubulação contendo redução (0,049 cm) nas condições testadas. Tal
aula conseguiu demonstrar eficientemente aos alunos de Química Industrial, como
calcular na prática a perda de carga em tubulações.
PALAVRAS CHAVES: perda de carga, vazão, aula pratica.
INTRODUÇÃO: Escoamentos em tubulações, dutos e seus acessórios ocorrem variações de pressão.
Essas variações de pressão resultam de variações de elevação e/ou de velocidade e do
atrito. O atrito provoca uma queda na pressão, causando uma perda. A perda pode ser
dividida em distribuída (devida ao atrito em porções de área constante do sistema) e
localizada (devido ao atrito através de válvulas, tês e demais acessórios). Essa
perda se deve à viscosidade do fluido em escoamento e ao atrito deste com as paredes
da tubulação, o qual é ocasionado pela rugosidade do conduto (altura das asperezas).
Quanto maior essas asperezas, maior é a turbulência do escoamento e, então, maior a
perda de carga (FOX, MC DONALD, 1995; QUINTELA, 1981). Este trabalho teve como
objetivo, demonstrar a diferença de perda de carga entre tubulações distintas por
meio de piezômetros instalados ao longo da tubulação. Este trabalho tem por objetivo
ensinar o aluno de Química Industrial a calcular a perda de carga contínua na prática
por meio da simulação em sistema hidráulico, verificando também, qual o melhor método
para o cálculo de Darcy-Weisbach.
MATERIAL E MÉTODOS: Os ensaios foram realizados no sistema hidráulico esquematizado na Figura 1. O
reservatório foi preenchido de água até altura H, mantendo-o constante. As tubulações I
(retilínea) e II (com redução) foram ensaiadas individualmente, com mesma abertura de
registro. As vazões foram determinadas pelo método volumétrico e obteve-se a média
aritmética de 5 repetições. As alturas piezométricas medidas com trena. E as perdas de
cargas contínuas foram estimadas pela equação de Darcy-Weisbach.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A vazões média estabelecidas nas tubulações I e II foram 25,8 e 21,6 cm3.s-1, cujos
escoamentos foram laminares em ambos os casos. A Figura 2 ilustra a altura piezométrica
ao longo da tubulação, demonstrando que a perda de carga na tubulação retilínea e maior
vazão foi crescente, enquanto que na tubulação contendo redução de diâmetro menor vazão
foi o oposto. Os valores de hp calculados pela equação de Darcy-Weisbach nas tubulações
I e II foram 0,58 e 0,49 mm, respectivamente, corroborando as leituras piezométricas.
CONCLUSÕES: Com esta aula prática foi possível a percepção do aluno de como pode
ser simples a determinação da perda de carga em um sistema hidráulico. Os ensaios de
escoamento laminar demonstraram que em tubos retilíneos e maior vazão quando comparados
com tubos contendo redução e menor vazão, o desenvolvimento das perdas de cargas ao
longo da tubulação foram opostos, crescente para tubulação retilínea e decrescente para
tubulação contendo redução. Confirmar-se então, que a visualização da perda de carga
demonstrada pela altura piezométrica, é um excelente recurso didático.
AGRADECIMENTOS: Agradecemos a Professora Orlene Costa, pelo tempo fora do horario de aula cedido a nós
para experimentos e pelo equipamento utilizado.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: FOX, R. W., MC DONALD, A. T. Introdução à mecânica dos fluidos. 4.ed., São Paulo: LTC, p.253-84,1995.
QUINTELA, A. C. Hidráulica. Lisboa: Calouste Gulbenkian, 1981.
